đề tài TỔNG hợp XANH NANO bạc TRÊN nền CD,ALGINATE sử DỤNG DỊCH CHIẾT cây TRỒNG

TỔNG QUAN

Khái quát chung về nano

1.1.1 Nguồn gốc của công nghệ nano

Nano, có nguồn gốc từ tiếng Hy Lạp "nanos" có nghĩa là rất nhỏ, lần đầu tiên được sử dụng trong tài liệu khoa học vào năm 1908 bởi Lohmann để chỉ những sinh vật có đường kính 200nm Richard Feynman, cha đẻ của công nghệ nano, đã có bài phát biểu nổi tiếng "There is a plenty room at the bottom" vào ngày 29 tháng 12 năm 1959, nhấn mạnh khả năng nghiên cứu và kiểm soát các nguyên tử và phân tử Hơn một thập kỷ sau, giáo sư Norio Taniguchi đã đặt ra thuật ngữ công nghệ nano khi khám phá ra công nghệ gia công siêu chính xác Sự phát triển của kính hiển vi quét xuyên hầm vào năm 1981 đã mở ra kỷ nguyên mới cho công nghệ nano, cho phép "nhìn thấy" các nguyên tử riêng biệt.

Hình 1.1: Nhà vật lí Richard Feynman, cha đẻ của công nghệ nano

GVHD: TS Nguyễn Thành Danh SVTH: Chu Thị Hương-61302406

1.1.2 Khái niệm về công nghệ nano

Công nghệ nano là lĩnh vực nghiên cứu và ứng dụng liên quan đến việc thiết kế và chế tạo các cấu trúc, thiết bị và hệ thống ở quy mô nanomet (1 nm = 10^-9 m) Ở kích thước nano, vật liệu thể hiện những tính năng đặc biệt mà vật liệu truyền thống không có, nhờ vào sự thu nhỏ kích thước và tăng diện tích bề mặt.

1.1.3 Khái niệm về khoa học nano

Khoa học nano nghiên cứu các hiện tượng và sự can thiệp vào vật liệu ở quy mô nguyên tử, phân tử và đại phân tử, tương ứng với kích thước từ vài nanomet đến vài trăm nanomet Ở quy mô này, tính chất của vật liệu khác biệt rõ rệt so với các quy mô lớn hơn, và chính điều này đã đặt tên cho lĩnh vực khoa học này.

1.1.4 Khái niệm vật liệu nano

Vật liệu nano là loại vật liệu có kích thước từ vài nanomet đến vài trăm nanomet, thuộc lĩnh vực nghiên cứu của khoa học và công nghệ nano Tính chất độc đáo của vật liệu nano xuất phát từ kích thước nhỏ bé của chúng, đạt đến kích thước tới hạn của nhiều đặc tính hóa lý so với vật liệu thông thường Sự đa dạng về kích thước và bản chất của vật liệu nano quyết định các tính chất cần nghiên cứu, tạo nên sự kết nối giữa hai lĩnh vực khoa học và công nghệ.

1.1.5 Cơ sở khoa học của công nghệ nano

Công nghệ nano dựa trên những cơ sở khoa học sau:

Chuyển tiếp từ tính chất cổ điển sang tính chất lượng tử diễn ra khi xét đến vật liệu vĩ mô, nơi các hiệu ứng lượng tử bị trung bình hóa do sự hiện diện của hàng triệu nguyên tử Tuy nhiên, trong các cấu trúc nano với số lượng nguyên tử ít hơn, các tính chất lượng tử trở nên rõ ràng và đáng chú ý hơn.

Hiệu ứng bề mặt là hiện tượng quan trọng trong vật liệu có kích thước nanomet, khi mà tỷ lệ nguyên tử trên bề mặt chiếm một phần lớn so với tổng số nguyên tử Điều này dẫn đến những tính chất độc đáo cho vật liệu ở kích thước này, khác biệt rõ rệt so với vật liệu ở dạng khối.

Kích thước tới hạn là giới hạn mà tại đó các tính chất vật lý và hóa học của vật liệu bắt đầu thay đổi Khi kích thước của vật liệu nhỏ hơn giới hạn này, các đặc tính của nó sẽ bị biến đổi hoàn toàn Vật liệu nano, với kích thước có thể so sánh với kích thước tới hạn, thể hiện những tính chất đặc biệt đáng chú ý.

1.1.6 Ứng dụng của công nghệ nano

Công nghệ nano được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau nhờ vào kích thước và tính chất đặc biệt của nó Trong mỹ phẩm, nano giúp lọc tia cực tím, trong kem đánh răng, nó ngăn chặn sự hình thành màng sinh học Trong ngành chế biến thực phẩm, công nghệ này cải thiện tính chất hóa lý của thực phẩm, nâng cao giá trị dinh dưỡng và kéo dài thời gian phóng thích các hoạt chất sinh học Ngoài ra, công nghệ nano đóng vai trò quan trọng trong ngành đóng gói thực phẩm, tăng cường sức mạnh cơ học và kéo dài hạn sử dụng sản phẩm Gần đây, nano cũng được sử dụng để phát triển cảm biến phát hiện ô nhiễm vi sinh vật và thuốc trừ sâu trong thực phẩm Hơn nữa, công nghệ nano đã trở thành công cụ hữu ích trong chẩn đoán và điều trị các bệnh nguy hiểm như ung thư, nhờ vào khả năng tập hợp trên bề mặt, tính chất lượng tử và khả năng vận chuyển các hợp chất như thuốc và protein đến vị trí mục tiêu, giúp vượt qua các rào cản sinh học để phân phối hiệu quả các chất điều trị đến các tế bào và mô liên quan.

Giới thiệu về hạt nano

Hạt nano, có kích thước từ 1-100 nm, thường chứa khoảng 1 triệu nguyên tử hoặc phân tử liên kết, nằm giữa kích thước của các nguyên tử riêng lẻ và các khối vật liệu lớn hơn.

Phân loại dựa vào hình dáng vật liệu [6]

Thông thường người ta phân thành các loại sau:

Vật liệu nano không chiều là loại vật liệu có kích thước nano ở cả ba chiều không gian, dẫn đến việc không còn chiều tự do cho điện tử Các ví dụ điển hình của vật liệu này bao gồm đám nano và hạt nano.

Vật liệu nano một chiều là loại vật liệu có kích thước nano ở hai chiều, trong khi điện tử có khả năng di chuyển tự do trên một chiều Một số ví dụ tiêu biểu cho vật liệu này bao gồm dây nano và ống nano.

 Vật liệu nano hai chiều: là vật liệu trong đó một chiều có kích thước nano, hai chiều tự do Ví dụ: màng mỏng…

Hiện nay, vật liệu tổ hợp cấu trúc nano (nanocomposite) đang được sử dụng rộng rãi, trong đó chỉ một phần của vật liệu có kích thước nano Cấu trúc của nó có thể là nano không chiều, một chiều hoặc hai chiều, với các thành phần đan xen lẫn nhau.

Phân loại vật liệu nano theo tính chất vật liệu cho thấy sự khác biệt rõ rệt ở kích thước nano, bao gồm các nhóm như vật liệu nano kim loại, vật liệu nano bán dẫn, vật liệu nano từ tính và vật liệu nano sinh học.

Phân loại theo cách khác thường dựa vào sự kết hợp của hai phương pháp phân loại hoặc hai khái niệm nhỏ để tạo ra khái niệm mới Chẳng hạn, "hạt nano kim loại" được phân loại theo hình dáng của "hạt" và tính chất của "kim loại" Tương tự, "vật liệu nano từ tính sinh học" kết hợp các khái niệm "từ tính" và "sinh học", cả hai đều có thể được phân loại theo tính chất.

1.2.3 Tính chất của hạt nano

Khi các cấu trúc trở nên nhỏ bé ở chế độ nano (1-100 nm), chúng thể hiện những đặc tính vật lý, hóa học, cơ học và quang học khác biệt so với vật liệu dạng khối Tính chất của vật liệu nano không chỉ phụ thuộc vào bản chất của nó mà còn vào kích thước vật lý, với tỷ lệ bề mặt lớn hơn khối lượng và hiệu ứng kích thước lượng tử Các hạt nano, như vàng, bạc và palladium, có những đặc tính quang học, từ tính, hóa học và điện tử nổi bật, ví dụ, trong khi đồng xu vĩ mô mềm và dẻo dai, các hạt nano đồng lại cực kỳ cứng Những kim loại quý này thể hiện dải hấp thụ mạnh trong vùng nhìn thấy và gần phổ hồng ngoại, mang lại các màu sắc đặc trưng.

Hình 1.2 minh họa các hạt nano của hợp kim vàng (màu vàng) và palladium (màu xanh) trong môi trường acid hỗ trợ carbon (màu xám) Những hạt nano này đóng vai trò quan trọng như chất xúc tác trong quá trình hình thành hydrogen peroxide từ hydrogen (màu trắng) và oxy (màu đỏ).

Các hạt nano có ba đặc tính vật lý chính liên quan chặt chẽ với nhau: đầu tiên, chúng thể hiện tính di động cao trong trạng thái tự do; thứ hai, chúng sở hữu diện tích bề mặt cụ thể lớn; và cuối cùng, các hạt nano có thể được phân loại là cứng.

Các hạt nano có thể bao gồm nhiều thành phần khác nhau, như titan dioxit và silica dioxide, cũng như các chất mềm như liposome và túi khí Sự đa dạng này phụ thuộc vào mục đích sử dụng hoặc loại sản phẩm cụ thể.

1.2.4 Nguyên tắc tổng hợp hạt nano

Có hai phương pháp chính để chế tạo hạt nano: phương pháp từ trên xuống (top-down) và phương pháp từ dưới lên (bottom-up).

Phương pháp từ trên xuống (top-down) là kỹ thuật sử dụng nghiền và biến dạng để chuyển đổi vật liệu kích thước lớn thành các vật liệu có kích thước nanomet Phương pháp này có ưu điểm là đơn giản, hiệu quả và có khả năng sản xuất một lượng lớn nano khi cần thiết Tuy nhiên, nó cũng tạo ra vật liệu với tính đồng nhất không cao và tiêu tốn nhiều năng lượng, đòi hỏi trang thiết bị phức tạp, do đó ít được áp dụng trong thực tế.

Phương pháp từ dưới lên (bottom-up) là một trong những phương pháp phổ biến hiện nay để chế tạo hạt nano, dựa trên nguyên lý hình thành hạt từ các nguyên tử hoặc ion Các nguyên tử hay ion được xử lý bằng các tác nhân vật lý và hóa học, kết hợp với nhau để tạo thành các hạt có kích thước nanomet Phương pháp này có ưu điểm là tiện lợi, tạo ra hạt có kích thước nhỏ và đồng đều, đồng thời trang thiết bị cần thiết rất đơn giản Tuy nhiên, việc điều chế một lượng lớn vật liệu nano bằng phương pháp này có thể gặp khó khăn và tốn kém.

Giới thiệu về hạt nano kim loại

1.3.1 Nguồn gốc của hạt nano kim loại

Các hạt nano kim loại, mặc dù đã được biết đến từ lâu qua kính cranberry chứa hạt nano vàng thời Đế quốc La Mã, nhưng chỉ được hiểu rõ trong thời đại hiện nay Những hạt kim loại quý này thể hiện các tính chất quang học có thể điều chỉnh nhờ hiện tượng cộng hưởng plasmon bề mặt, phụ thuộc nhiều vào kích thước và hình dạng của chúng.

1.3.2 Hạt nano kim loại bạc

Hạt kim loại cấu trúc nano, hay còn gọi là hạt nano kim loại, là các hạt có kích thước nano được hình thành từ các kim loại, đặc biệt là kim loại bạc.

1.3.3 Sơ lược về kim loại bạc

Bạc, ký hiệu hóa học Ag với số nguyên tử 47, thuộc phân nhóm IB trong bảng tuần hoàn, có khối lượng phân tử là 107.868 (đơn vị C).

Cấu hình electron [Kr]4 d10 5 s1 , có số oxi hóa là +1 và +2, phổ biến nhất là trạng thái oxi hóa +1 Nhiệt độ nóng chảy là 961,93 0 C

Bạc là kim loại chuyển tiếp màu trắng sáng, nổi bật với khả năng dẫn điện và dẫn nhiệt cao nhất trong các kim loại Với đặc tính dễ dát mỏng và kéo dài, bạc cũng có điểm nóng chảy cao, khối lượng tương đối lớn và độ cứng tốt Kim loại này mang lại ánh kim đặc trưng, tạo nên sự thu hút trong ứng dụng và thiết kế.

Bạc tự nhiên có hai đồng vị bền chính là Ag-107 (chiếm 52%) và Ag-109 (chiếm 48%) Chất này không hòa tan trong nước và môi trường kiềm, nhưng lại có khả năng tan trong một số axit mạnh như axit nitric và axit sulfuric đặc nóng.

Các loại bạc trong thương mại có độ tinh khiết ít nhất 99,99% và có khi cao hơn 99,999%

1.3.4 Đặc tính và ứng dụng của nano bạc

Bạc nano là các hạt bạc có kích thước từ 0.1 đến 100nm, thường xuất hiện dưới dạng dung dịch keo Các chất bảo vệ ưu tiên cho bạc nano thường là polymer, nhờ vào cấu trúc linh hoạt và các nhóm chức phù hợp trên chuỗi polyme dài, giúp kết hợp và cố định các hạt nano hiệu quả.

Hạt nano bạc nổi bật trong số các hạt nano kim loại nhờ vào các đặc tính quang học, độ dẫn điện, ổn định hóa học và khả năng xúc tác vượt trội Khi ở kích thước nano, bạc thể hiện những tính chất đặc trưng hoàn toàn khác biệt so với bạc thông thường.

Hiện nay, hạt nano bạc (Ag) được ứng dụng rộng rãi trong các lĩnh vực như xúc tác, vận chuyển, cảm biến và nhiều ứng dụng sinh học, y học khác nhờ vào hoạt tính vượt trội của chúng.

GVHD là một chất diệt khuẩn hiệu quả, có khả năng chống lại 650 loại vi khuẩn, virus và nấm Nó còn có khả năng hạn chế sự phát triển của các dòng vi khuẩn kháng thuốc ở nồng độ thấp, đặc biệt là với độc tính thấp đối với động vật có vú.

Các hạt nano bạc (AgNPs) được báo cáo là không độc đối với tế bào người và ổn định ở nhiệt độ cao, đồng thời sở hữu những đặc tính độc đáo về quang học, điện và từ tính Những đặc điểm này đã mở ra nhiều ứng dụng cho nano bạc, bao gồm chất xúc tác, cảm biến quang học, chất kháng khuẩn, chất chống oxy hóa và lưu trữ dữ liệu Đặc biệt, AgNPs có tiềm năng kháng khuẩn vượt trội, có thể ứng dụng trong y học, vật liệu nha khoa, điều trị bỏng, xử lý nước và phủ các vật liệu bằng thép không rỉ.

Tính kháng khuẩn của nano bạc được giải thích theo cơ chế sau:

Hạt nano bạc có khả năng xâm nhập vào tế bào vi khuẩn, làm thay đổi cấu trúc màng tế bào, ảnh hưởng đến tính thấm và dẫn đến sự chết của tế bào.

Các hạt nano bạc có khả năng hình thành các gốc tự do, đóng vai trò quan trọng trong cơ chế tiêu diệt tế bào vi khuẩn Nghiên cứu quang phổ cộng hưởng điện tử chỉ ra rằng khi hạt nano bạc tiếp xúc với vi khuẩn, chúng tạo ra các gốc tự do có khả năng gây tổn thương màng tế bào Hậu quả là màng tế bào trở nên xốp và dẫn đến cái chết của tế bào vi khuẩn.

Bạc nano có khả năng giải phóng ion bạc, tương tác với các nhóm thiol của enzyme và protein quan trọng, dẫn đến việc vô hiệu hóa chúng Đối với vi khuẩn hô hấp bằng oxy, ion bạc ức chế enzyme hô hấp và tấn công tế bào của chúng.

Các hạt nano bạc nhỏ có khả năng xâm nhập vào tế bào và tương tác với các enzyme hoặc DNA chứa nhóm sunfua hoặc phosphate, dẫn đến việc bất hoạt enzyme và DNA Quá trình này gây rối loạn sao chép DNA, từ đó tiêu diệt vi khuẩn.

Hình 1.3: Một số sản phẩm nano bạc chống khuẩn

1.3.5 Nano bạc trên chất mang

Trong những thập kỷ qua, nghiên cứu và ứng dụng các hạt nano đã thu hút sự chú ý ngày càng nhiều từ các nhà khoa học Các hạt nano kim loại quý như vàng, bạc, đồng, bạch kim và palladium nổi bật với nhiều ứng dụng tiềm năng trong các lĩnh vực điện tử, quang học, y sinh học và xúc tác.

Khái quát về nguyên liệu tổng hợp xanh nano bạc trên hệ mang Alginate/CD

1.4.1.1 Nguồn gốc và cấu tạo của cyclodextrin

β - Cyclodextrin là một hợp chất được tổng hợp từ carbohydrate thông qua xúc tác của enzym Cyclomaltodextrin glucanotransferase, được tiết ra bởi vi khuẩn Bacillus macerans, lần đầu tiên được phát hiện vào năm 1891 Hợp chất này sở hữu nhiều đặc điểm lý hóa và sinh học tương tự như dextrin mạch thẳng, cho thấy tiềm năng ứng dụng trong nhiều lĩnh vực.

Công thức cấu tạo: (C6H10O5)7 Kích thước của β-CD: Cao 0,78 nm, đường kính ngoài 1,53 nm, đường kính trong 0,78 nm [29]

Cấu trúc hóa học: β-cyclodextrin là một oligosaccharide cyclic được hình thành gồm có bảy đơn vị α-1,4 liên kết D-glucopyranose với một khoang kị nước bên trong

β-CD có cấu trúc hình nón cụt do các đơn vị glucopyranose sắp xếp theo hình ghế Các nhóm hydroxyl bậc 1 nằm ở vị trí C6 bên ngoài vành hẹp, trong khi các nhóm hydroxyl bậc 2 được định hướng khác.

GVHD là một chủ đề nghiên cứu quan trọng, với sự tham gia của TS Nguyễn Thành Danh và sinh viên Chu Thị Hương (mã số 61302406) Nghiên cứu tập trung vào các vị trí C2 và C3 ở phía ngoài vành rộng hơn của hình nón cụt Phân tử β-CD có đặc điểm bề mặt bên ngoài ưa nước và khoang bên trong kỵ nước, điều này tạo ra nhiều ứng dụng tiềm năng trong lĩnh vực hóa học và y học.

Các cặp điện tử không liên kết của các cầu oxy trong khoang β-CD tạo ra mật độ điện tử cao Sự phân cực của khoang này được ước tính tương tự như phân cực của ethanol, nhờ vào liên kết hydro nội phân tử giữa các nhóm OH ở vị trí C2.

C3 tương đối mạnh làm cho β-CD kém tan trong nước [29]

β-cyclodextrin có cấu trúc đặc biệt với khoang trung tâm kị nước và bề mặt bên ngoài ưa nước nhờ vào các nhóm hydroxyl, cho phép hòa tan các chất không cực và các phân tử hữu cơ phân cực thấp "Khoang bên trong" của β-cyclodextrin là yếu tố quan trọng giúp hình thành phức hợp với các phân tử khác, tuy nhiên, kích thước của các phân tử này cần phải tương thích để tạo thành phức chất ổn định Do đó, nhiều nghiên cứu đã được thực hiện để khám phá khả năng của β-cyclodextrin trong việc hỗ trợ hòa tan các chất kém tan trong nước và khả năng tự lắp ráp với các phân tử có kích thước phù hợp.

1.4.1.2 Tính chất và ứng dụng của β – cyclodextrin

Cấu trúc của β-cyclodextrin cho phép nó hình thành phức hợp với các phân tử hữu cơ nhờ vào các tương tác chủ-khách (host-guest) mạnh mẽ.

Có hai phương pháp tổng hợp các chất hấp phụ sử dụng β-cyclodextrin Phương pháp đầu tiên là trùng hợp các phân tử β-cyclodextrin với một chất kết dính để tạo ra các polyme liên kết không hòa tan Phương pháp thứ hai dựa vào sự liên kết cộng hóa trị giữa các phân tử β-cyclodextrin và một chất nền không hòa tan.

Các phân tử β-cyclodextrin có khả năng tạo thành mạng chéo thông qua phản ứng giữa các nhóm hydroxyl với chất kết hợp, hình thành các cấu trúc polyme không tan Epichlorohydrin (EPI) là một trong những chất kết nối chéo phổ biến nhất được sử dụng trong quá trình này.

β-cyclodextrin có tính chất hóa lý ổn định với dung dịch kiềm nhưng dễ bị thủy phân trong môi trường acid mạnh, với khả năng chịu thủy phân tốt hơn so với các dextrin tuyến tính Độ hòa tan của β-cyclodextrin trong nước thấp hơn so với các dextrin tuyến tính, dextrin nhánh và các saccharide không vòng do sự liên kết mạnh giữa các phân tử trong trạng thái tinh thể Liên kết hydro nội phân tử giữa các nhóm hydroxyl bậc hai cũng làm giảm khả năng hình thành liên kết hydro với nước Tuy nhiên, độ tan của β-cyclodextrin tăng nhanh khi nhiệt độ tăng Việc thay thế liên kết hydro bằng nhóm hydroxyl hoặc nhóm methoxy ưa chất béo có thể cải thiện đáng kể độ tan trong nước của β-cyclodextrin.

Nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng β-cyclodextrin có hoạt động an toàn trong các dẫn xuất thuốc, nhờ vào các ứng dụng tiềm năng của nó trong lĩnh vực dược động học.

Các dẫn xuất β-cyclodextrin có tính chất vượt trội so với cyclodextrin mẹ, mở rộng phạm vi và hiệu quả ứng dụng của chúng β-cyclodextrin được sử dụng trong nhiều lĩnh vực như bảo vệ môi trường, y học, thực phẩm, hóa học hàng ngày, phân tích hóa học và nông nghiệp.

Công thức hóa học: (C6H7O6Na)n

Alginate là một polymer anion tự nhiên được chiết xuất từ rong biển nâu, nổi bật với tính tương thích sinh học cao Loại polymer này đã được nghiên cứu kỹ lưỡng và ứng dụng rộng rãi trong lĩnh vực y sinh học.

GVHD là một chủ đề quan trọng trong nghiên cứu y học, được TS Nguyễn Thành Danh và sinh viên Chu Thị Hương (mã số 61302406) đề cập Nghiên cứu chỉ ra rằng, với đặc tính sinh học tốt, độc tính thấp và chi phí hợp lý, gel nhẹ có thể được cải thiện bằng cách bổ sung cation hóa trị hai như Ca2+.

Alginate thương mại thường được chiết xuất từ các loại tảo nâu như Laminaria hyperborea, Laminaria digitata, Laminaria japonica, Ascophyllum nodosum và Macrocystis pyrifera Chất này chứa axit α-L-guluronic (G) và axit β-D-mannuronic (M), liên kết với nhau bằng các liên kết 1,4-glycosidic Quy trình chiết xuất sử dụng dung dịch kiềm NaOH, sau đó lọc và trộn với natri hoặc canxi clorua để kết tủa Muối alginate có thể được chuyển đổi thành axit alginic bằng cách xử lý với HCl pha loãng, từ đó tạo ra alginate natri hòa tan trong nước sau khi tinh chế.

1.4.2.2 Tính chất và ứng dụng

Alginate là một nguyên liệu an toàn, không độc hại và phân huỷ sinh học, với chi phí thấp và dễ dàng tìm thấy Nó được biết đến như một chất kết dính có khả năng tương thích sinh học tốt và không gây phản ứng miễn dịch.

Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước

1.5.1 Tình hình nghiên cứu trên thế giới

1.5.1.1 Phân hủy chất gây ô nhiễm và chất nhuộm hữu cơ do con người gây ra bằng tổng hợp nano bạc từ lá Cicer arietinum (CAL-AgNPs)

Năm 2017, Geeta Arya và các cộng sự đã công bố trên tạp chí Journal of Photochemistry & Photobiology, B: Biology, một phương pháp phân hủy ô nhiễm và chất nhuộm hữu cơ bằng cách sử dụng nano bạc tổng hợp từ lá Cicer arietinum (CAL-AgNPs) Qua quá trình tối ưu hóa nồng độ bạc nitrat, tỷ lệ chất phản ứng, thời gian và nhiệt độ, họ đã xác định rằng nano bạc tối ưu có thể được tổng hợp ở nồng độ 1mM bạc nitrat tại 25°C trong 40 phút với tỷ lệ chiết xuất 1:10 Các đặc tính hóa lý của nano bạc được phân tích qua quang phổ UV-Vis, với kích thước hạt 88,8 nm và thế zeta -13,6 mV Nghiên cứu cũng cho thấy hoạt tính kháng khuẩn của nano bạc đối với E coli và P aeruginosa, đồng thời CAL-AgNPs hiệu quả trong việc giảm ô nhiễm môi trường liên quan đến nitro amine và thuốc nhuộm azo, cung cấp một phương pháp kinh tế, hiệu quả và thân thiện với môi trường.

1.5.1.2 Tổng hợp, đặc tính và tính tương thích sinh học của các hạt nano bạc được tổng hợp từ chiết xuất lá Nigella sativa so với các hạt nano bạc hóa học

Năm 2015, nghiên cứu của Rayhaneh Amooaghaie và cộng sự trên tạp chí Ecotoxicology and Environmental Safety đã so sánh hạt nano bạc được tổng hợp từ chiết xuất lá Nigella sativa với hạt nano bạc hóa học Kết quả cho thấy chiết xuất lá Nigella sativa chứa nhiều chất chuyển hóa có khả năng hỗ trợ trong việc cắt giảm và ổn định ion bạc trong phương pháp tổng hợp xanh Hoạt tính được thử nghiệm trên tế bào gốc tạo xương của chuột, sự nảy mầm của hạt và sự phát triển của 6 loại cây non khác nhau như Lolium, lúa mì, đậu xanh, cỏ Vetiver, rau diếp.

Hạt nano bạc có đặc tính chi tiết được phân tích qua quang phổ UV-Vis với bước sóng 440 nm Kích thước trung bình của hạt khoảng 15 nm và chúng thường kết tụ thành những tập hợp nhỏ.

1.5.1.3 Đánh giá các hoạt động kháng khuẩn của hạt nano bạc được tổng hợp bằng lá dứa (Ananas comosus)

Năm 2013, Elemike Elias Emeka và các cộng sự đã thực hiện nghiên cứu đánh giá hoạt động kháng khuẩn của hạt nano bạc được tổng hợp từ lá dứa Nghiên cứu cho thấy lá dứa có khả năng chuyển đổi bạc nitrat thành hạt nano bạc ổn định, với sự hình thành diễn ra chỉ trong 2 phút và kích thước hạt đạt 12,4 nm, trong khoảng bước sóng 440 đến 460 nm Các hạt nano bạc này đã chứng minh hiệu quả kháng khuẩn tích cực đối với các vi khuẩn như Staphylococcus aureus, Streptococcus pneumoniae, Proteus mirabilis và Escherichia coli.

1.5.1.4 Nghiên cứu cấu trúc và hình thái của các hạt nano bạc trên nền β- cyclodextrin

Năm 2014, Patricia Fernanda Andrade và cộng sự đã công bố nghiên cứu trên tạp chí Colloids and Surfaces B: Biointerfaces về cấu trúc và hình thái của các hạt nano bạc trên nền β-cyclodextrin Hạt nano bạc với đường kính 28,0 ± 8,5 nm và hình dạng cầu được điều chế bằng cách giảm AgNO3 với glucose như chất khử, NaOH làm chất xúc tác và β-CD làm chất ổn định Kết quả cho thấy các hạt nano bạc có độ dày trung bình đáng chú ý.

Nghiên cứu về hoạt tính kháng khuẩn của hạt nano bạc có lớp vỏ β-CD cho thấy khả năng diệt khuẩn ấn tượng, giảm hơn 99% E coli và các đơn vị hình thành của P aeruginosa Tuy nhiên, hiệu quả diệt khuẩn đối với S aureus thấp hơn, chỉ đạt khoảng 69,0 ± 8,6% so với E coli và P aeruginosa Kết quả này mở ra triển vọng sử dụng các hạt nano này làm chất phụ gia kháng khuẩn trong nhiều ứng dụng khác nhau, bao gồm bao bì thực phẩm chống vi khuẩn và màng siêu lọc.

1.5.1.5 Hỗn hợp hạt nano bạc-alginate được sử dụng để khử trùng nước uống

Năm 2012, Shihong Lin và các cộng sự đã nghiên cứu về việc khử trùng nước uống bằng hỗn hợp hạt nano bạc-alginate thông qua ba phương pháp khác nhau Phương pháp đầu tiên là hấp thụ ion bạc vào hạt alginate, sau đó khử bằng natri borohydrit (NaBH4), tạo ra hạt có kích thước 2,45 ± 0,62 nm Phương pháp thứ hai tổng hợp hạt nano bạc trước, sau đó phủ ion citrate vào hạt alginate trong quá trình gel, với kích thước hạt là 28,56 ± 13,45 nm Cuối cùng, phương pháp thứ ba khử ion bạc đồng thời với quá trình gel hóa của alginate, cho kích thước hạt là 2,61 ± 0,92 nm Hỗn hợp các hạt ở phương pháp đầu tiên cho thấy tiềm năng trong việc khử trùng nước.

Nghiên cứu cho thấy rằng với thời gian lưu giữ (HRT) 1 phút, có thể đạt được hiệu quả khử trùng trên 5 log, chứng tỏ rằng hỗn hợp hạt Ag-alginate là một phương tiện hiệu quả để làm sạch nước đóng chai.

1.5.1.6 Polyvinyl alcol / sodium alginate (PVA/SA) tích hợp với các hạt nano bạc như là giải pháp để làm sạch nước bị nhiễm khuẩn

Vào năm 2017, M.A Abu-Saied cùng các cộng sự đã tổng hợp nano bạc trên hệ mang kép polyvinyl alcol/sodium alginate nhằm làm sạch nước nhiễm khuẩn Các hạt nano bạc cho thấy hoạt động kháng khuẩn mạnh mẽ, đặc biệt đối với Staphylococcus aureus với vùng ức chế lên đến 21 mm Các chủng coliform Gram âm như Enterobacter sp và Escherichia coli cũng bị ảnh hưởng với mức độ ức chế lần lượt khoảng 19 mm và 18 mm Ngoài ra, các hạt nano polymer-bạc cũng cho thấy hiệu quả trong việc chống lại bệnh viêm phổi do Klebsiella và hoạt tính kháng nấm đối với Candida albicans tương tự như vậy.

Hoạt tính kháng khuẩn của PVA/SA kết hợp với các hạt nano bạc được xác định thông qua phương pháp khuếch tán đĩa Giá trị IC50 của PVA/SA với các hạt nano bạc cho thấy khả năng tạo ra các vùng ức chế vi khuẩn rõ ràng với các đường kính khác nhau.

GVHD là một vấn đề nghiêm trọng trong y học, trong đó Candida sp là loài vi khuẩn bị ảnh hưởng nặng nhất với đường kính vùng nhiễm lên đến 15 mm Tiếp theo là E coli với đường kính 12 mm Các chủng vi khuẩn khác cũng bị ảnh hưởng tương tự với đường kính vùng nhiễm khoảng 11 và 10 mm.

Dữ liệu cho thấy rằng tất cả vi khuẩn và nấm men được thử nghiệm bên cạnh mẫu nước uống không thể phát triển hoặc hình thành khuẩn lạc trên đĩa Ngược lại, các tấm thạch dinh dưỡng thiếu PVA/SA với hạt nano bạc cho thấy sự phát triển mạnh mẽ của vi khuẩn và nấm men, với số lượng khuẩn lạc lên đến ≥ 650.

1.5.1.7 Tổng hợp và tính chất của hạt nano β-Cyclodextrin / alginate như một hệ thống phân phối thuốc mới

Năm 2015, T.-D Nguyen và cộng sự đã nghiên cứu một hệ thống mang thuốc mới bằng hạt nano β-Cyclodextrin/alginate, với mục tiêu phát triển một hệ nano từ hỗn hợp alginate và β-cyclodextrin thông qua phương pháp gel-ion hóa Nghiên cứu đánh giá khả năng kết hợp và phân phối thuốc của hệ thống này Hình ảnh SEM cho thấy hạt nano có hình thái rắn dày đặc, với cấu trúc giống như bó và kích thước từ 50 - 80 nm, hình thành từ sự kết tụ của các đơn vị nano nhỏ hơn.

1.5.2 Tình hình nghiên cứu trong nước

Trong luận văn thạc sĩ năm 2013 của Huỳnh Thị Mỹ Linh tại Đại học Đà Nẵng, nghiên cứu đã tổng hợp nano bạc từ dung dịch bạc nitrat bằng cách sử dụng nước chiết lá bàng làm tác nhân khử Mục tiêu là phát triển vật liệu nano an toàn cho sức khỏe con người và môi trường Kết quả cho thấy, lượng bạc tối ưu được tạo ra khi sử dụng 2ml dịch chiết, với hạt nano bạc có hình dạng cầu và kích thước dao động từ 9,25 nm đến 26 nm, đồng thời đảm bảo độ tinh khiết cao.

Điểm mới của đề tài

Nền tảng tạo ra các hạt nano hiện nay tập trung vào đặc tính và ứng dụng của chúng trong y tế và môi trường, với nhu cầu cấp thiết từ các nhà khoa học về phương pháp tổng hợp hiệu quả Nhiều phương pháp vật lý và hóa học đã được báo cáo nhưng gặp phải nhược điểm như sử dụng dung môi độc hại, tạo sản phẩm phụ nguy hiểm và tiêu tốn năng lượng Do đó, tổng hợp nano xanh sử dụng dịch chiết thực vật đã trở thành lựa chọn ưu việt, nhờ vào khả năng liên kết của ion bạc với các phân tử sinh học chứa lưu huỳnh hoặc photpho trong tế bào lá cây Phương pháp này không chỉ đơn giản, tiết kiệm chi phí nguyên vật liệu, mà còn không độc hại và thân thiện với môi trường Đặc biệt, báo cáo này còn giới thiệu hệ mang lai ghép alginate/β-CD, cả hai chất này đều thân thiện với môi trường và có chi phí thấp.

Hệ mang này đảm bảo kích thước hạt nano ổn định và phân tán đồng đều, từ đó nâng cao hoạt tính kháng khuẩn hiệu quả.

THỰC NGHIỆM

Nguyên liệu, hóa chất, dụng cụ và thiết bị thực nghiệm

Lá cây Quao Bình Châu được phơi khô và nghiền nhỏ, sau đó cân 10g lá khô với 100ml nước cất hai lần Hỗn hợp này được đun hồi lưu trong hệ thống bao gồm bếp cách nhiệt, ống sinh hàn và bình cầu trong vòng 1 giờ Sau khi đun xong, hỗn hợp được làm nguội và lọc qua phểu Buchner để thu được dịch chiết.

- Calcium acetate hydrate, 99%: (CH3COO)2Ca x H2O

2.1.3 Dụng cụ và thiết bị

- Ống tiêm xi lanh: 10ml

- Ống hút, đũa thủy tinh, pipet, cá từ, lọ thủy tinh, chai đựng mẫu

- Máy khuấy từ gia nhiệt OMNILAB, type RCT S26 batch Inpected UPAE 117537

- Máy li tâm Centrifuge Machine-Model EBA 20-Hettich (Đức)

- Cân kĩ thuật và cân phân tích điện tử: Mettler Toledo Ab204, Sartorious GP 1503P

- Máy cô quay chân không Heidolph Laborota 4001

Chuẩn bị mẫu

- Alginate được pha theo tỉ lệ 0,7g/ml nước cất, khuấy từ 60 phút với tốc độ khuấy

1200 vòng/phút Sau đó đánh siêu âm 30 phút nữa

- (CH3COO)2Ca x H2O được pha theo tỉ lệ 0,65g/ml nước cất, khuấy từ 60 phút với tốc độ khuấy 1200 vòng/phút Sau đó đánh siêu âm 30 phút nữa

- β-CD được pha theo tỉ lệ 0,16g/ml nước cất, khuấy từ 60 phút với tốc độ khuấy là 1200 vòng/phút Sau đó đánh siêu âm 30 phút

- AgNO3 được pha theo tỉ lệ 0,625g/20ml nước cất, khuấy 60 phút với tốc độ khuấy

1200 vòng/phút Sau đó đánh siêu âm 15 phút

- Tỉ lệ các hóa chất dùng trong quá trình thực nghiệm đã được khảo sát ở các tỉ lệ khác nhau để chọn ra tỉ lệ tối ưu:

 Tỉ lệ giữa β-CD: Alginate=1:8

 Tỉ lệ giữa Alginate: (CH3COO)2Ca x H2O = 4:1

Nồng độ AgNO3 là 5% so với tổng nồng độ của Alginate và β-CD, được tính theo tỉ lệ khối lượng giữa các chất, với khối lượng alginate làm chuẩn.

Quy trình tổng hợp hệ mang Alginate/β-CD không chứa ion bạc (Nano Blank) 26 2.4 Quy trình tạo nano bạc trên hệ mang Alginate/β–CD

Khuấy từ, siêu âm, li tâm,để qua đêm

Hình 2.1: Quy trình tổng hợp hệ mang Alginate/β-CD không chứa ion bạc

Nhỏ từ từ 23,08ml dung dịch (CH3COO)2Ca x H2O vào erlen có chứa 100ml alginate, khuấy đều trong 60 phút với tốc độ 1200 vòng/phút Sau đó, thực hiện đánh siêu âm trong 30 phút để tăng cường khả năng phân tán đều của các phân tử trong hỗn hợp Sản phẩm thu được là gel trong suốt, không màu, và dung dịch được để qua đêm để ổn định.

Hỗn hợp được li tâm lần đầu để loại bỏ hóa chất và nước dư, sau đó rửa lại bằng nước cất và li tâm thêm 2 lần để loại bỏ các tạp chất còn sót lại Quá trình li tâm diễn ra trong 10 phút với tốc độ 4000 vòng/phút, thu được gel sạch.

Cho 46,875ml dung dịch β-CD vào hỗn hợp gel, khuấy trong 60 phút với tốc độ 1200 vòng/phút, sau đó siêu âm trong 30 phút và để qua đêm.

Hỗn hợp được li tâm lần đầu để loại bỏ hóa chất và nước dư Sau đó, thêm nước cất để rửa và tiếp tục li tâm thêm 3 lần, mỗi lần kéo dài 10 phút với tốc độ 5000 vòng/phút nhằm loại bỏ các chất còn sót lại.

2.4 Quy trình tạo nano bạc trên hệ mang Alginate/β–CD

H 2 O Khuấy từ, siêu âm,ly tâm, để qua đêm

AgNO 3 + β-CD Khuấy từ,siêu âm,để qua đêm Khuấy từ, siêu âm,ly tâm, để qua đêm

Khảo sát tỉ lệ m Ag+/β-CD/Alginate : V dịch chiết

Dịch chiết Quao bình châu Khuấy từ gia nhiệt 90 0 C, để qua đêm Đo TEM, HR-TEM Đo SEM-EDX, FTIR Đo TG-DTA, Size, Zeta, Raman

Hình 2.2: Quy trình tạo AgNP/Alginate/ β-CD

Nhỏ từ từ 23,08ml dung dịch (CH3COO)2Ca x H2O vào erlen có 100ml alginate, khuấy đều trong 60 phút với tốc độ 1200 vòng/phút và đánh siêu âm trong 30 phút để cải thiện khả năng phân tán của các phân tử Sản phẩm thu được là gel trong suốt không màu, sau đó để dung dịch qua đêm.

Hỗn hợp được li tâm lần đầu để loại bỏ hóa chất và nước dư, sau đó rửa lại bằng nước cất và li tâm thêm 2 lần để loại bỏ các chất còn sót lại Quá trình li tâm diễn ra trong 10 phút với tốc độ 5000 vòng/phút, thu được gel sạch.

- Cho 1,7ml dung dịch AgNO3 vào 46,875ml β-CD khuấy từ 60 phút với tốc độ khuấy 1200 vòng/phút Sau đó siêu âm 30 phút rồi để sản phẩm qua đêm

- Tiếp theo cho hỗn hợp Ag + /β-CD vào gel rồi khuấy từ 60 phút với tốc độ khuấy

Quá trình thực hiện bao gồm quay 1200 vòng/phút, sau đó siêu âm trong 30 phút và để yên qua đêm Tiếp theo, tiến hành li tâm lần đầu để loại bỏ các hóa chất còn sót lại, với thời gian li tâm là 10 phút ở tốc độ 5000 vòng/phút.

Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình hình thành nano bạc bằng phương pháp quang phổ UV-Vis

phương pháp quang phổ UV-Vis

2.5.1 Khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ khối lượng so với thể tích dịch chiết lên quá trình hình thành nano

Mục tiêu của nghiên cứu là xác định màu sắc, bước sóng hấp thụ cực đại và độ hấp thụ cực đại trong quá trình khử Ag+ thành Ag, từ đó lựa chọn tỉ lệ khảo sát tối ưu.

 Chọn cố định các dữ liệu sau:

- Dịch chiết: 10g/100ml nước cất 2 lần

- Tốc độ khuấy: 1200 vòng/phút

- Thời gian phản ứng: 2 giờ

- Dịch chiết Quao Bình Châu và nano ion Ag + theo tỉ lệ mgel:Vdịch chiết như sau: 20:1, 4:1, 2:1, 1.3:1, 1:1

Cho dịch chiết Quao Bình Châu và gel nano ion Ag + theo tỉ lệ đã định vào 5ml nước cất, chia đều vào 5 hủ thủy tinh Tiến hành khuấy từ liên tục trong 2 giờ với tốc độ 1200 vòng/phút và nhiệt độ 90°C, quan sát sự chuyển màu của dung dịch từ nâu sang xanh đen.

2.5.2 Khảo sát ảnh hưởng của thời gian phản ứng lên quá trình hình thành nano bạc

Mục đích của nghiên cứu này là xác định bước sóng hấp thụ cực đại và độ hấp thụ cực đại trong quá trình khử ion Ag+ thành bạc Ag, từ đó lựa chọn thời gian phản ứng tối ưu.

 Chọn cố định các dữ liệu sau:

- Dịch chiết: 10g/100ml nước cất

- Tốc độ khuấy: 1200 vòng/phút

- Thời gian phản ứng: 2 giờ

- Khảo sát ở các khoảng thời gian sau: 0 phút, 10 phút, 20 phút, 40 phút, 60 phút,

Dựa trên khảo sát tỉ lệ khối lượng so với dịch chiết, chúng tôi đã xác định được tỉ lệ tối ưu để tiến hành khảo sát thời gian Cụ thể, chúng tôi kết hợp dịch chiết Quao Bình Châu với gel nano ion Ag+ và nước cất, sau đó khuấy từ liên tục để phản ứng diễn ra hiệu quả.

2 giờ với tốc độ khuấy là 1200 vòng/phút, nhiệt độ khuấy ở 90 0 C

Hình 2.3: Kết quả khảo sát thời gian: A- mẫu dịch chiết ban đầu, B- Mẫu dịch chiết sau khi khử bạc.

Khảo sát hoạt tính kháng khuẩn của AgNPs

Chuẩn bị ba mẫu lỏng gồm:

 Mẫu Nano Blank 1mg/ml

Chuẩn bị hai mẫu lỏng gồm:

- Nuôi Agrobacterium tumefaciens trong dung dịch Luria Bertani (LB)

 Lấy một lượng vi khuẩn nhỏ cho vào 1mL dung dịch LB

 Để tủ nuôi cấy 37 0 C trong vòng 8h-14h

- Chuẩn bị dung dịch Ampicillin (100mg/ml) làm đối chứng dương

- Dung dịch LB là đối chứng âm

- Pha loãng vi khuẩn đã được nuôi tới nồng độ mong muốn bằng dung dịch LB

Pha loóng hỗn hợp 100 àL vi khuẩn được pha với 900 àL LB trước đú

 Pha loãng mốc 10-3 (pha loãng lần 3 với hỗn hợp trên)để thực hiện kiểm tra kháng khuẩn

 Pha loãng mốc 10-8 (lần thứ 8), 10-9 (lần thứ 9) để ước tính lượng vi khuẩn

 Lượng vi khuẩn ở ống pha loãng 10-3 dùng để kiểm tra tính kháng khuẩn khoảng 106 khuẩn lạc

- Dùng 1mL vi khuẩn đã được pha loãng trải đều lên đĩa thạch, đợi 10 phút -15phút cho đĩa thạch khô

- Sử dụng giấy lọc Whatman đường kính 6mm đặt lên đĩa.

Các phương pháp phân tích sản phẩm

Đăc điểm của các hạt nano bạc sau khi tổng hợp được phân tích bằng FTIR, TEM, HR- TEM, SEM-EDX, kích thước hạt, thế Zeta, Raman, TG-DTA

Kích thước và hình dạng của hạt nano được xác định bằng kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM) JEM-1400, sử dụng chùm điện tử năng lượng cao chiếu xuyên qua mẫu vật rắn mỏng Thiết bị này sử dụng thấu kính từ để tạo ra hình ảnh với độ phóng đại lớn, với điện áp gia tốc là 120 kV Kính hiển vi này được đặt tại Trường Đại học Bách Khoa, số 268 Lý Thường Kiệt, Quận 10, Tp HCM.

Kính hiển vi điện tử truyền qua độ phân giải cao (HRTEM) JEM2100 hoạt động ở điện áp 200 kV, cho phép quan sát vi cấu trúc của các hạt nano với độ phân giải cực cao Thiết bị này đủ khả năng phát hiện sự tương phản của các lớp nguyên tử trong vật rắn có cấu trúc tinh thể Nơi đo được thực hiện tại Viện Khoa Học Vật Liệu – Viện Hàn Lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam.

Máy quang phổ hồng ngoại IR được sử dụng trên thiết bị EQUINOX55 để đo lường trong vùng hồng ngoại của bức xạ điện từ, nhằm xác định các nhóm chức hóa học hữu cơ.

GVHD: TS Nguyễn Thành Danh, SVTH: Chu Thị Hương - 61302406, nghiên cứu về sự tồn tại trong hợp chất tại Viện Hóa học, thuộc Viện Hàn Lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam, địa chỉ số 1 Mạc Đĩnh Chi, Quận 1, Tp.HCM.

Máy đo thế Zeta, Raman và kích thước hạt được sử dụng để xác định phân bố kích thước của các hạt nano, đồng thời phân tích cân bằng điện hóa trên bề mặt và sự rung động của phân tử Các thiết bị này được đặt tại Viện Khoa học Vật liệu và Ứng dụng, TP.HCM.

Phổ tán sắc năng lượng EDX trong kính hiển vi điện tử EMAX ENERGY EX-400 được sử dụng để phân tích thành phần hóa học của vật rắn và phân bố của các phân tử AgNP Phân tích này dựa trên việc ghi lại phổ tia X phát ra từ vật rắn khi tương tác với bức xạ, được thực hiện tại Viện Vệ sinh Dịch tễ, địa chỉ Số 1 Yersin, Hai Bà Trưng, Hà Nội.

 Thiết bị phân tích nhiệt (DTA/ DSC/TGA) Labsys Evo S60/58988 sử dụng

Phân tích nhiệt vi sai (DTA), nhiệt lượng quét vi sai (DSC) và phân tích nhiệt-trọng lượng (TGA) là ba phương pháp chính được sử dụng để xác định độ tinh khiết của hệ nano bạc và nhiệt độ phân hủy của các thành phần trong hệ này Các phép đo được thực hiện tại Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam, địa chỉ số 18 Hoàng Quốc Việt, Cầu Giấy, Hà Nội.

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

3.1 Khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ khối lượng so với thể tích dịch chiết lên quá trình hình thành nano

Hình 3.1: Kết quả đo UV-Vis của khảo sát tỉ lệ mgel:Vdịch chiết

Hình 3.2: Đồ thị biểu thị cường độ hấp thụ cực đại giữa các tỉ lệ phản ứng

Kết quả từ đồ thị đo UV-Vis cho thấy cường độ hấp thụ tăng dần khi thay đổi tỉ lệ mgel:Vdịch chiết Tỉ lệ 1:1 có cường độ hấp thụ thấp nhất, cho thấy lượng gel không đủ để khử bạc, trong khi tỉ lệ 4:1 đạt cường độ hấp thụ tối ưu ở bước sóng 426 nm Tỉ lệ 20:1 không cho thấy sự thay đổi đáng kể về cường độ hấp thụ so với tỉ lệ 4:1, chứng tỏ quá trình khử đã đạt giới hạn tối đa ở tỉ lệ 4:1 Do đó, tỉ lệ 4:1 được chọn làm tỉ lệ tối ưu cho các khảo sát tiếp theo.

Khảo sát ảnh hưởng của thời gian phản ứng lên quá trình hình thành nano bạc 35 3.3 Kích thước hạt bởi TEM

Hình 3.3: Kết quả đo UV-Vis của khảo sát thời gian

Hình 3.4: Đồ thị biểu diễn cường độ hấp thụ cực đại của từng thời gian phản ứng

Kết quả đo UV-Vis cho thấy cường độ hấp thụ và khả năng khử bạc tăng dần theo thời gian từ 0 đến 80 phút, tương ứng với sự gia tăng nồng độ nano bạc trong dung dịch Sau 100-120 phút, giá trị này đạt mức ổn định.

Cường độ hấp thụ từ 60-80 phút là thời gian khử bạc đặc trưng của nano bạc với

Cường độ hấp thụ cao nhất đạt được sau 80 phút với bước sóng 426nm, phù hợp với khả năng hấp thụ của nano bạc Trong khoảng thời gian từ 0-40 phút, không có cường độ hấp thụ xuất hiện do phản ứng khử ion bạc chưa diễn ra Khi thời gian tăng lên, cường độ hấp thụ duy trì ổn định nhưng có xu hướng giảm, cho thấy quá trình khử bạc đã hoàn tất Do đó, 80 phút được xác định là thời gian tối ưu cho phản ứng khử bạc và sẽ được sử dụng cho các phản ứng tiếp theo.

3.3 Kích thước hạt bởi TEM

Hình 3.5: Kết quả đo TEM của Nano Blank

Hình 3.6: Kết quả đo TEM của AgNPs

Trong mẫu Nano Blank, các hạt nano chưa được hình thành rõ ràng từ ảnh TEM Ngược lại, mẫu AgNPs cho thấy sự phân bố rải rác của các hạt nano bạc trên hệ chất mang Alginate/β-.

CD có hình dạng đặc trưng của các hạt AgNPs hình cầu với kích thước khác nhau Kích thước trung bình của AgNPs là 20,6 nm, trong khi các hạt lớn hơn có kích thước khoảng 29 nm.

Kết quả phân tích kích thước hạt

Kết quả đo kích thước hạt của mẫu Nano Blank và AgNPs cho thấy kích thước trung bình của các hạt AgNPs là 20,6±3,6 nm Kích thước cụ thể của AgNPs được xác định thông qua công nghệ tán xạ ánh sáng, cho phép quan sát sự chuyển động ngẫu nhiên của các hạt lơ lửng trong hỗn hợp lỏng Sự phụ thuộc vào thời gian của cường độ tán xạ cung cấp thông tin về tốc độ chuyển động của các hạt, từ đó có thể tính toán kích thước trung bình và phân bố kích thước của chúng.

Kích thước mong muốn trong quá trình tổng hợp AgNPs là 21,5nm, phù hợp với kết quả quan sát qua kính hiển vi điện tử truyền qua Trong khi đó, kích thước trung bình của các hạt nano Blank đạt 125,3±10,5nm, với kích thước lớn nhất là 134,16nm, cho thấy sự khác biệt rõ rệt so với kích thước của các hạt AgNPs Điều này chứng tỏ rằng các hạt nano trống có khả năng phân ly thành các hạt có kích cỡ nhỏ hơn.

Kết quả phân tích thế Zeta

Hình 3.8: Kết quả phân tích thế Zeta của nano trống và AgNPs

Hạt AgNPs có giá trị thế Zeta khoảng -27,9mV, trong khi các hạt nano trống có giá trị -62,5mV, cho thấy sự khác biệt trong tương tác điện thế bề mặt của mẫu AgNPs.

GVHD: TS Nguyễn Thành Danh, SVTH: Chu Thị Hương-61302406, cho thấy sự gia tăng trong mẫu AgNPs chứng tỏ sự hiện diện của các hạt nano bạc Kết quả nghiên cứu chỉ ra rằng cả hai hệ đều ổn định trong dung dịch nước.

Kết quả phân tích FTIR

Hình 3.9: Kết quả phân tích phổ hồng ngoại (IR) sự tồn tại của các nhóm chức trong các chất

Kết quả phân tích FTIR của cây Quao Bình Châu cho thấy sự hiện diện của nhóm -OH tại tần số 3421 cm -1 và nhóm -CH tại tần số 2921 cm -1 Bên cạnh đó, phân tích cũng chỉ ra sự có mặt của nhóm chức -NH2 ở tần số 1616 cm -1, cùng với một loạt các nhóm chức C=O tại tần số 1073 cm -1.

Kết quả phân tích FTIR của β-CD cho thấy sự hiện diện của các nhóm -OH với dải rộng ở tần số 3383 cm -1, cùng với nhóm chức -CH2- và COOH tại tần số 2925 cm -1.

1648 cm -1 thể hiện sự uốn cong của các phân tử nước được hấp thụ Tần số 1029 cm -1 cho thấy sự có mặt của nhóm CO kéo dài

Kết quả phân tích FTIR cho thấy alginate có sự dao động kéo dài của liên kết -OH tại tần số 3427 cm -1, trong khi nhóm -CH- và COOH xuất hiện ở tần số 2924 cm -1 Sự tồn tại của nhóm C=C kéo dài được ghi nhận ở tần số 1640 cm -1, và ở tần số 1124 cm -1 có thể là do biến dạng của các nhóm C-C-H hoặc O-C-H.

Kết quả phân tích FTIR của Nano Blank cho thấy sự hiện diện của nhóm chức -

Tại tần số 3425 cm -1, nhóm OH được xác định; nhóm chức -CH2- và COOH xuất hiện ở tần số 2925 cm -1, tương tự như trong Alginate và β-CD Các nhóm C=C được ghi nhận ở tần số 1627 cm -1, trong khi các nhóm chức C-OH, CO và -C-O-C xuất hiện ở tần số 1030 cm -1.

Kết quả phân tích FTIR của AgNPs cho thấy sự hiện diện của các nhóm chức quan trọng, bao gồm -OH và -NH2 tại tần số 3406 cm -1, cũng như nhóm -CH và COOH ở tần số 2928 cm -1 Dải tần số 1608 cm -1 có thể liên quan đến các nhóm -C-C- kéo giãn của vòng thơm hoặc C-O kéo giãn trong carboxyl, hoặc C-N uốn cong trong nhóm amit, cho thấy sự tham gia của các hợp chất như flavonoid và terpenoids trong quá trình khử bạc Ngoài ra, các nhóm chức khác như alcohol bậc một thẳng C-OH, nhóm CO, và nhóm chứa phosphor P-O-C cũng được phát hiện ở tần số 1031 cm -1.

Kết quả phân tích phổ EDX

Hình 3.10: Thành phần hóa học tồn tại trong hệ AgNPs

Hình 3.11: Bề mặt của vật liệu AgNPs trên chất mang Alg/β-CD

Kết quả phân tích phổ X-ray trên bề mặt của vật liệu cho thấy có sự tồn tại của kim loại

Kết quả phân tích từ 10 vị trí trên bề mặt vật liệu cho thấy sự hiện diện của các nguyên tố như Ag, C, O và Ca Cụ thể, tại vị trí cao nhất, Ag chiếm 16,72% (kl/kl), O chiếm 22,7% (kl/kl), C chiếm 20,3% (kl/kl) và Ca chiếm 10,53% (kl/kl) Trung bình, mẫu AgNPs có tỷ lệ khoảng 6,411% (kl/kl) Sự có mặt của các nguyên tố này chứng tỏ rằng AgNPs đã được tổng hợp thành công trên hệ chất mang Alginate/β-CD.

Kết quả phân tích nhiệt

Hình 3.12: Đồ thị biểu diễn sự phân hủy bằng nhiệt của các chất bởi TGA

Hình 3.13: Đồ thị biểu diễn nhiệt vi sai của các chất

Bảng 3.1: Kết quả phân tích nhiệt

Tên mẫu Giá trị Peak

Giai đoạn 1 Giai đoạn 2 Giai đoạn 3 Nano Blank Td ( 0 C)/mloss (%)

Chú thích: Td ( 0 C)/mloss (%): Mô tả cho quá trình phân tích nhệt TG ở Hình 3.12

Texo ( 0 C): Mô tả cho quá trình DTA ở Hình 3.13

AgNPs và các chất liên quan được phân tích nhiệt lượng (TG-DTA) ở 800 0 C, tỷ lệ nhiệt là 10 0 C/phút cho kết quả như sau:

Mẫu β-CD trải qua quá trình phân hủy nhiệt ở hai giai đoạn: giai đoạn đầu từ 29-200°C mất khoảng 8% khối lượng, trong khi giai đoạn thứ hai từ 200-800°C mất 60% Quá trình oxi hóa xảy ra tại nhiệt độ tương ứng 347,06°C và 653,06°C trong phổ DTA Tổng khối lượng các chất bị phân hủy đạt 68%.

Mẫu alginate cho thấy sự mất mát khối lượng đáng kể ở các nhiệt độ khác nhau: từ 31-200 °C mất 10%, từ 200-500 °C mất 46%, và từ 500-800 °C mất khoảng 14% Tổng khối lượng bị mất lên tới 70%, trong khi 30% còn lại vẫn chưa bị phân hủy Nhiệt độ oxi hóa của mẫu ở giai đoạn 2 đạt 357,51 °C.

Mẫu Nano Blank cho thấy sự mất mát khối lượng đáng kể trong quá trình phân hủy, với khoảng 2% từ 29-200 °C, 50% từ 200-500 °C và 23% từ 500-800 °C, tổng cộng mất 75% khối lượng Chỉ còn lại 25% là các chất vô cơ Quá trình oxi hóa diễn ra ở các giai đoạn 2 và 3, tương ứng với nhiệt độ 389,73 °C và 626,41 °C, cho thấy mẫu Nano Blank là chất bị phân hủy nhiều nhất trong số 5 chất được khảo sát.

Mẫu AgNPs cho thấy sự mất khối lượng đáng kể khi được nung ở các nhiệt độ khác nhau: từ 29-200 °C mất khoảng 8%, từ 200-500 °C mất 39%, và từ 500-800 °C mất 20% Khối lượng mất ở giai đoạn 2 và 3 của AgNPs thấp hơn so với Nano blank, cho thấy tính ổn định cao hơn Tổng khối lượng mẫu bị phân hủy do nhiệt đạt 67%, trong khi 33% còn lại là các chất vô cơ không oxi hóa Giai đoạn cuối của quá trình phân hủy diễn ra tại nhiệt độ oxi hóa 689,13 °C.

Kết quả phân tích kính hiển vi điện tử truyền qua độ phân giải cao

Hình 3.14: Hình ảnh ở HR-TEM của các hạt AgNPs

Kính hiển vi điện tử truyền qua độ phân giải cao (HR-TEM) đã cho thấy sự xuất hiện của các hạt hình cầu trong mẫu AgNPs, tuy nhiên bề mặt của các hạt này không nhẵn mà có các khe rãnh lồi lõm đan xen nhau Khoảng cách giữa các khe trên bề mặt hạt có kích thước khác nhau, cụ thể là 0,7nm, 0,9nm và 1,14nm.

Kết quả kháng khuẩn của AgNPs

Khả năng kháng khuẩn của AgNPs được xác định qua chỉ số MIC (Minimum Inhibitory Concentration), cho thấy hiệu quả ức chế sự phát triển của vi khuẩn trong môi trường lỏng.

Phương pháp khuếch tán qua vòng giấy lọc được sử dụng để xác định khả năng kháng khuẩn của AgNPs đối với Agrobacterium tumefaciens trong dung dịch Luria Bertani, với Ampicillin làm đối chứng dương Vi khuẩn được trải đều trên đĩa thạch, sau đó đặt giấy lọc Whatman đường kính 6mm lên đĩa và tiến hành ủ trong tủ nuôi cấy.

Hình 3.15: Hoạt tính kháng khuẩn ở 7,776 μg/mL

Giá trị MIC (μg/mL) = 7,776 μg/mL

Kết quả thí nghiệm cho thấy chỉ có vòng kháng khuẩn xuất hiện ở vị trí sử dụng Ampicillin, trong khi các mẫu khác không có dấu hiệu kháng khuẩn, điều này chỉ ra rằng mẫu AgNPs không có khả năng kháng khuẩn ở nồng độ 7,776 μg/mL.

Hình 3.16: Hoạt tính kháng khuẩn ở nồng độ 7,776μg/mL -11,664μg/ mL

2 Dung dịch Quao_AgNPs: 7,776μg/mL

5 Môi Trường Nuôi Cấy (Luria Bertani Medium or LB Medium): 5μl

Bảng 3.2: Kích thước vòng kháng khuẩn của AgNPs Nồng Độ Mẫu

(μg/mL) Đường kính vòng kháng khuẩn

11,664μg/mL 25±4 mm 9,72μg/mL 12±2 mm 7,776μg/mL 10±2 mm 10mg/10ml 6,804μg/mL 8±1 mm

5,832μg/mL 6mm (Vùng kháng khuẩn không biểu hiện rõ- rất mờ)

3,888μg/mL 6mm (Không có vùng kháng khuẩn) 1,944μg/mL 6mm (Không có vùng kháng khuẩn)

Giá trị MIC (μg/mL) = 6,804μg/mL

Kết quả nghiên cứu cho thấy tính kháng khuẩn được xác định qua sự xuất hiện vòng kháng khuẩn khi sử dụng dung dịch Ampicillin Khả năng ức chế sự sinh trưởng của vi khuẩn đạt giá trị MIC 6,804 μg/mL tại pH 4,5, cho thấy rằng giá trị pH của môi trường có ảnh hưởng đáng kể đến hiệu quả kháng khuẩn.

GVHD: TS Nguyễn Thành Danh, SVTH: Chu Thị Hương-61302406, nhấn mạnh vai trò quan trọng của hệ nano bạc trên chất mang Alginate/β-CD Giá trị pH thấp có thể gây ra sự tương tác bên trong của chất mang, ảnh hưởng đến khả năng giải phóng AgNPs vào dung dịch Tính chất này rất quan trọng trong ứng dụng vi sinh.

Tiêu đề	Tổng Hợp Xanh Nano Bạc Trên Nền Cd, Alginate Sử Dụng Dịch Chiết Cây Trồng
Tác giả	Chu Thị Hương
Người hướng dẫn	TS. Nguyễn Thành Danh
Trường học	Trường Đại Học Tôn Đức Thắng
Thể loại	khóa luận
Thành phố	TP. Hồ Chí Minh

Định dạng
Số trang	71
Dung lượng	2,86 MB